ANSYS壓縮機(jī)曲軸剛體及柔體瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析課件

15-壓縮機(jī)曲軸剛體及柔體瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析15-壓縮機(jī)曲軸剛體及柔體瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析摘要本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作中，曲軸所受的載荷隨時(shí)間變化，對曲軸僅作靜力分析與實(shí)際偏差較多，通過導(dǎo)入U(xiǎn)nigraphicsNX軟件的往復(fù)式壓縮機(jī)的曲軸三維幾何模型，在ANSYSWORKBENCH軟件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分、載荷約束施加，對其進(jìn)行瞬態(tài)特性分析，將其定義為剛體，分析得到質(zhì)心的位移、速度和加速度曲線；將其定義為柔性體，分析得到曲軸個(gè)點(diǎn)處的位移、速度、加速度曲線和應(yīng)力分布。一般情況下，零件之間或者使用共節(jié)點(diǎn)方式，或者使用運(yùn)動(dòng)副或接觸連接關(guān)系，才能完成位移和力的傳遞。本例中使用運(yùn)動(dòng)副（Joint）關(guān)系來施加約束。摘要本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作中，2.算例描述零件為普通鋼材制成的曲軸，主軸頸為45mm，全長190mm，詳見下圖。曲軸中心連接連桿，曲軸和軸瓦接觸部位定義運(yùn)動(dòng)副關(guān)系，曲軸轉(zhuǎn)速n=11r/s，通過瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析曲軸的應(yīng)力分布和動(dòng)力學(xué)特性（位移、速度、加速度曲線）。2.算例描述零件為普通鋼材制成的曲軸，主軸頸為45mm，全長3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾何模型（1） 首先啟動(dòng)ANSYSWorkbench環(huán)境。（2） 創(chuàng)建瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析項(xiàng)目：在Workbench的起始界面中，從左側(cè)的【Toolbox】中找到【TransientStructural】并雙擊，即可在在視窗中創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的項(xiàng)目及流程，如下圖。3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾何模型（3） 導(dǎo)入曲軸幾何模型：在新創(chuàng)建的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)項(xiàng)目中，找到【Geometry】欄，并使用鼠標(biāo)右鍵菜單，選擇【ImportGeometry】指定曲軸幾何模型crankshaft01.prt的路徑。（4） 完成并檢查導(dǎo)入幾何模型：在同樣的位置，再次使用鼠標(biāo)右鍵菜單，選擇【EditGeometryinSpaceclaim】，即打開Spaceclaim幾何建模模塊，此時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)完成將模型導(dǎo)入的過程。在新打開的Spaceclaim幾何建模模塊中，檢查導(dǎo)入的模型是否合理。本例題中，模型不需要做簡化或清理，檢查后直接關(guān)閉Spaceclaim幾何建模模塊，返回Workbnech環(huán)境。3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體（1） 打開ANSYSMechanical模塊：在Workbench主頁面中，找到【ProjectSchematic】視窗下的瞬態(tài)分析項(xiàng)目流程，并在【Model】欄雙擊即可打開ANSYSMechanical模塊的界面。在Mechanical的界面下，將完成除幾何建模和清理之外的網(wǎng)格劃分、賦予材料、施加荷載和約束、求解控制、后處理等工作。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體單位設(shè)置：在Mechanical界面的頂部菜單點(diǎn)擊【Units】，確認(rèn)單位制設(shè)置為“Metric(kg,mm,s,oC,mA,N,mV)，選擇“DisplayValuesinProjectUnits”。提示：可以在任意時(shí)刻修改單位制，所有已經(jīng)定義的參數(shù)都將由系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為新的單位制，不用擔(dān)心單位制發(fā)生沖突。檢查曲軸零件對象的材料：在Mechanical的左側(cè)目錄樹【Outline】-【Project】-【Model】-【Geometry】，選中“SYS\實(shí)體1”零件，此時(shí)可在左下方的【Detail】細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，檢查確認(rèn)系統(tǒng)默認(rèn)賦予了StructureSteel鋼材，無需任何修改。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體（4） 修改曲軸零件為剛體：與上一步同樣位置，在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，務(wù)必將【StiffnessBehavior】改為“rigid”，即將曲軸定義為“剛形體”，沒有形變沒有應(yīng)力，僅考慮“理論力學(xué)”的運(yùn)動(dòng)行為。此時(shí)，剛體零件“曲軸”將顯示出其質(zhì)心及坐標(biāo)系。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷本例題介紹了“joint”運(yùn)動(dòng)副連接多個(gè)零部件的方式。注意，“joint”運(yùn)動(dòng)副本身是來自多體動(dòng)力學(xué)仿真的概念，主要用在相互運(yùn)動(dòng)零件之間的連接，也用于設(shè)置運(yùn)動(dòng)零件和固定地面的約束連接。（1） 創(chuàng)建目錄樹中的連接關(guān)系欄目：選中左側(cè)目錄樹中的【Model】欄，右鍵點(diǎn)擊，彈出菜單中選擇【Connection】，即在目錄樹中添加【Connections】連接關(guān)系管理的欄目。提示：本題目因?yàn)橹挥幸粋€(gè)零件，系統(tǒng)默認(rèn)不需要定義連接關(guān)系，因此需要手動(dòng)添加【Connection】。如果有多個(gè)零件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)添加【Connection】欄目，并且自動(dòng)搜索和創(chuàng)建接觸對。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷本例題介紹了“joi3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（2） 定義連接組：選中左側(cè)目錄樹中的【Connections】欄，右鍵點(diǎn)擊，彈出菜單中選擇>Insert>ConnectionGroup，即可在目錄樹中添加一個(gè)“連接關(guān)系的組”。然后在connectiongroup對應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置connection類型為“Joint”。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（2） 定義連3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（3） 創(chuàng)建曲軸-地面的運(yùn)動(dòng)副：在左側(cè)目錄樹中新創(chuàng)建的Joint運(yùn)動(dòng)副中，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建了一個(gè)‘Fixed’運(yùn)動(dòng)副。我們需要選中該運(yùn)動(dòng)副，并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【ConnectionType】=Body-Ground，【Type】=Revolute，如下圖的第1/2步。這里，實(shí)際上是定義了一個(gè)曲軸與地面（軸瓦）的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（3） 創(chuàng)建曲3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（4） 詳細(xì)設(shè)置曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副：在上一步的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，繼續(xù)進(jìn)行定義，如上圖第3步，按住Ctrl鍵同時(shí)選中圖中藍(lán)色的兩個(gè)曲軸圓柱面，作為運(yùn)動(dòng)副的作用對象。在第4步，對于運(yùn)動(dòng)副的參考坐標(biāo)系，選中曲軸的端面作為參考，并點(diǎn)擊Apply確認(rèn)，系統(tǒng)將使用該端面的軸線作為運(yùn)動(dòng)副的參考轉(zhuǎn)動(dòng)軸，完成所有4步設(shè)置后的運(yùn)動(dòng)副示意圖，如上圖。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（4） 詳細(xì)設(shè)3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（5） 添加曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的載荷：在左側(cè)目錄樹中的【Transient】欄上點(diǎn)右鍵，可在彈出菜單中選擇添加各類載荷和邊界條件，本例題應(yīng)選擇【JointLoad】。并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【Scope】-【Joint】為剛才創(chuàng)建的RevoluteGroundtocrankshaft01。然后設(shè)置運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)條件為轉(zhuǎn)速為11r/s，即【Definition】-【Type】=RotationalVelocity=11rad/s。圖形區(qū)顯示轉(zhuǎn)速及方向。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（5） 添加曲3.4.求解設(shè)置及求解過程本例題為曲軸運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模擬，因此，與靜力學(xué)不同的是，這里需要做瞬態(tài)分析相關(guān)的求解步長、收斂參數(shù)等設(shè)置。（1） 設(shè)置瞬態(tài)求解步長：點(diǎn)擊目錄樹中的【Transient】欄目下的【AnalysisSettings】，【AnalysisSettings】相對應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板，將控制該瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的分析工況所有求解參數(shù)。在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，做出如下設(shè)置：【StepControls】-【StepEndTime】=1s，【DefineBy】=Substeps，InitialSubsteps=100，MinimumSubsteps=100，MaximumSubsteps=1000。以上的設(shè)置，含義是：曲軸瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)的時(shí)長為1秒。求解這一秒的運(yùn)動(dòng)過程，初步讓系統(tǒng)使用100個(gè)子步完成。但系統(tǒng)可以根據(jù)收斂情況進(jìn)行步長加大和縮小，最少需要求解100個(gè)子步以保證一定精度，但最大不超過1000個(gè)子步。3.4.求解設(shè)置及求解過程本例題為曲軸運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模3.4.求解設(shè)置及求解過程（2） 進(jìn)行求解：在左邊目錄樹【Outlines】中找到需要求解的瞬態(tài)工況【Transient】，或在其下的【Solution】欄上，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選Solve，進(jìn)行求解。3.4.求解設(shè)置及求解過程（2） 進(jìn)行求解：在左邊目錄樹3.5.分析結(jié)果查看添加曲軸質(zhì)心的總位移結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【Deformation】-【Total】。然后再次鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇EvaluateAllResults，即可查看到計(jì)算結(jié)果的顯示。讀者自行點(diǎn)擊動(dòng)畫播放按鈕，并查看表格的輸出數(shù)值。3.5.分析結(jié)果查看添加曲軸質(zhì)心的總位移結(jié)果：在左側(cè)目錄3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（4） 添加曲軸質(zhì)心的加速度結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【Deformation】-【TotalAcceleration】。然后再次鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇EvaluateAllResults，即可查看到計(jì)算結(jié)果的顯示。讀者自行點(diǎn)擊動(dòng)畫播放按鈕，并查看表格的輸出數(shù)值。3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（4） 添加曲軸質(zhì)心的加速度結(jié)3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（5） 添加曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副的支反力結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【probe】-【Joint】。并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【Definition】-【BoundaryCondition】為之前創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)副“Revolute…”。此時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)查看結(jié)果為該運(yùn)動(dòng)副約束的“TotalForce”，也可在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中修改為其他結(jié)果。3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（5） 添加曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副的3.6.改為柔性體瞬態(tài)分析將曲軸作為剛體的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，不考慮材料的形變和應(yīng)力，不需要有限元網(wǎng)格，因此計(jì)算速度快。但在一些工程問題中，由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力較大，需要計(jì)算變形和應(yīng)力，也可能是由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，這就需要進(jìn)行“柔性體”的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。在本例題中，將把“剛體”改為“柔性體”，將曲軸劃分網(wǎng)格，并計(jì)算其在瞬態(tài)過程中的應(yīng)力。（1） 將曲軸零件改為柔性體：回到左側(cè)的目錄樹，點(diǎn)擊【Geometry】下的曲軸零件，并在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，將【StiffnessBehavior】改為“Flexible”，即柔性體。3.6.改為柔性體瞬態(tài)分析將曲軸作為剛體的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析3.6.改為柔性體瞬態(tài)分析（2） 設(shè)置網(wǎng)格尺寸并劃分網(wǎng)格：本例題中，柔性體計(jì)算為示意性的，因此，采用系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)格尺寸，并讓系統(tǒng)在求解時(shí)自動(dòng)劃分網(wǎng)格。因此，該步驟不需要任何操作（3） 進(jìn)行求解：在左邊目錄樹【Outlines】中找到需要求解的瞬態(tài)工況【Transient】，或在其下的【Solution】欄上，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選Solve，進(jìn)行求解。注意，瞬態(tài)分析的求解用時(shí)，一般遠(yuǎn)超靜力學(xué)分析。3.6.改為柔性體瞬態(tài)分析（2） 設(shè)置網(wǎng)格尺寸并劃分網(wǎng)格3.7.分析結(jié)果查看（1） 添加整體VonMises應(yīng)力結(jié)果：計(jì)算完成后，繼續(xù)在左側(cè)目錄樹【outline】下的【Solution】欄，用鼠標(biāo)右鍵彈出菜單，選擇-【insert】-【stress】-【Equivalentstress/Von-mises】，即可在Solution欄下插入一個(gè)Von-mises應(yīng)力的結(jié)果。3.7.分析結(jié)果查看（1） 添加整體VonMises應(yīng)（2） 查看VonMises應(yīng)力結(jié)果：在目錄樹中新插入的EquivalentStress項(xiàng)上用鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇“EvaluateAllResults”進(jìn)行結(jié)果運(yùn)算和顯示，即可看到應(yīng)力云圖的顯示。對于瞬態(tài)問題，系統(tǒng)默認(rèn)的應(yīng)力結(jié)果是最終時(shí)間的結(jié)果。在本例題中，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)為勻速且較慢，因此應(yīng)力很小。（2） 查看VonMises應(yīng)力結(jié)果：在目錄樹中新插入的E（3） 查看瞬態(tài)過程中的應(yīng)力峰值時(shí)刻的結(jié)果：從上一步的應(yīng)力結(jié)果輸出表格中，可以看到應(yīng)力的峰值出現(xiàn)在3e-2秒左右。直接用鼠標(biāo)點(diǎn)擊結(jié)果輸出表格的3e-2附近，然后用鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單選擇“retrievethisResults”，即顯示該時(shí)刻的應(yīng)力結(jié)果。（3） 查看瞬態(tài)過程中的應(yīng)力峰值時(shí)刻的結(jié)果：從上一步的應(yīng)力結(jié)分析小結(jié)本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作中，曲軸所受的載荷隨時(shí)間變化，因此對其進(jìn)行瞬態(tài)特性分析，先將其定義為剛體，分析得到曲軸整體質(zhì)心的位移、速度和加速度曲線。再將其定義為柔性體，分析得到曲軸各部位的位移、速度、加速度曲線和應(yīng)力分布。分析小結(jié)本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作恭祝馬到成功恭祝15-壓縮機(jī)曲軸剛體及柔體瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析15-壓縮機(jī)曲軸剛體及柔體瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析摘要本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作中，曲軸所受的載荷隨時(shí)間變化，對曲軸僅作靜力分析與實(shí)際偏差較多，通過導(dǎo)入U(xiǎn)nigraphicsNX軟件的往復(fù)式壓縮機(jī)的曲軸三維幾何模型，在ANSYSWORKBENCH軟件中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分、載荷約束施加，對其進(jìn)行瞬態(tài)特性分析，將其定義為剛體，分析得到質(zhì)心的位移、速度和加速度曲線；將其定義為柔性體，分析得到曲軸個(gè)點(diǎn)處的位移、速度、加速度曲線和應(yīng)力分布。一般情況下，零件之間或者使用共節(jié)點(diǎn)方式，或者使用運(yùn)動(dòng)副或接觸連接關(guān)系，才能完成位移和力的傳遞。本例中使用運(yùn)動(dòng)副（Joint）關(guān)系來施加約束。摘要本例題對曲軸運(yùn)動(dòng)零件做瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性分析，在實(shí)際工作中，2.算例描述零件為普通鋼材制成的曲軸，主軸頸為45mm，全長190mm，詳見下圖。曲軸中心連接連桿，曲軸和軸瓦接觸部位定義運(yùn)動(dòng)副關(guān)系，曲軸轉(zhuǎn)速n=11r/s，通過瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析曲軸的應(yīng)力分布和動(dòng)力學(xué)特性（位移、速度、加速度曲線）。2.算例描述零件為普通鋼材制成的曲軸，主軸頸為45mm，全長3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾何模型（1） 首先啟動(dòng)ANSYSWorkbench環(huán)境。（2） 創(chuàng)建瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析項(xiàng)目：在Workbench的起始界面中，從左側(cè)的【Toolbox】中找到【TransientStructural】并雙擊，即可在在視窗中創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的項(xiàng)目及流程，如下圖。3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾何模型（3） 導(dǎo)入曲軸幾何模型：在新創(chuàng)建的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)項(xiàng)目中，找到【Geometry】欄，并使用鼠標(biāo)右鍵菜單，選擇【ImportGeometry】指定曲軸幾何模型crankshaft01.prt的路徑。（4） 完成并檢查導(dǎo)入幾何模型：在同樣的位置，再次使用鼠標(biāo)右鍵菜單，選擇【EditGeometryinSpaceclaim】，即打開Spaceclaim幾何建模模塊，此時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)完成將模型導(dǎo)入的過程。在新打開的Spaceclaim幾何建模模塊中，檢查導(dǎo)入的模型是否合理。本例題中，模型不需要做簡化或清理，檢查后直接關(guān)閉Spaceclaim幾何建模模塊，返回Workbnech環(huán)境。3.1.打開ANSYSWorkbench，導(dǎo)入零件幾3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體（1） 打開ANSYSMechanical模塊：在Workbench主頁面中，找到【ProjectSchematic】視窗下的瞬態(tài)分析項(xiàng)目流程，并在【Model】欄雙擊即可打開ANSYSMechanical模塊的界面。在Mechanical的界面下，將完成除幾何建模和清理之外的網(wǎng)格劃分、賦予材料、施加荷載和約束、求解控制、后處理等工作。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體單位設(shè)置：在Mechanical界面的頂部菜單點(diǎn)擊【Units】，確認(rèn)單位制設(shè)置為“Metric(kg,mm,s,oC,mA,N,mV)，選擇“DisplayValuesinProjectUnits”。提示：可以在任意時(shí)刻修改單位制，所有已經(jīng)定義的參數(shù)都將由系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為新的單位制，不用擔(dān)心單位制發(fā)生沖突。檢查曲軸零件對象的材料：在Mechanical的左側(cè)目錄樹【Outline】-【Project】-【Model】-【Geometry】，選中“SYS\實(shí)體1”零件，此時(shí)可在左下方的【Detail】細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，檢查確認(rèn)系統(tǒng)默認(rèn)賦予了StructureSteel鋼材，無需任何修改。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛體（4） 修改曲軸零件為剛體：與上一步同樣位置，在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，務(wù)必將【StiffnessBehavior】改為“rigid”，即將曲軸定義為“剛形體”，沒有形變沒有應(yīng)力，僅考慮“理論力學(xué)”的運(yùn)動(dòng)行為。此時(shí)，剛體零件“曲軸”將顯示出其質(zhì)心及坐標(biāo)系。3.2.打開Mechanical，確認(rèn)材料及設(shè)置零件為剛3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷本例題介紹了“joint”運(yùn)動(dòng)副連接多個(gè)零部件的方式。注意，“joint”運(yùn)動(dòng)副本身是來自多體動(dòng)力學(xué)仿真的概念，主要用在相互運(yùn)動(dòng)零件之間的連接，也用于設(shè)置運(yùn)動(dòng)零件和固定地面的約束連接。（1） 創(chuàng)建目錄樹中的連接關(guān)系欄目：選中左側(cè)目錄樹中的【Model】欄，右鍵點(diǎn)擊，彈出菜單中選擇【Connection】，即在目錄樹中添加【Connections】連接關(guān)系管理的欄目。提示：本題目因?yàn)橹挥幸粋€(gè)零件，系統(tǒng)默認(rèn)不需要定義連接關(guān)系，因此需要手動(dòng)添加【Connection】。如果有多個(gè)零件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)添加【Connection】欄目，并且自動(dòng)搜索和創(chuàng)建接觸對。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷本例題介紹了“joi3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（2） 定義連接組：選中左側(cè)目錄樹中的【Connections】欄，右鍵點(diǎn)擊，彈出菜單中選擇>Insert>ConnectionGroup，即可在目錄樹中添加一個(gè)“連接關(guān)系的組”。然后在connectiongroup對應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置connection類型為“Joint”。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（2） 定義連3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（3） 創(chuàng)建曲軸-地面的運(yùn)動(dòng)副：在左側(cè)目錄樹中新創(chuàng)建的Joint運(yùn)動(dòng)副中，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建了一個(gè)‘Fixed’運(yùn)動(dòng)副。我們需要選中該運(yùn)動(dòng)副，并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【ConnectionType】=Body-Ground，【Type】=Revolute，如下圖的第1/2步。這里，實(shí)際上是定義了一個(gè)曲軸與地面（軸瓦）的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（3） 創(chuàng)建曲3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（4） 詳細(xì)設(shè)置曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副：在上一步的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，繼續(xù)進(jìn)行定義，如上圖第3步，按住Ctrl鍵同時(shí)選中圖中藍(lán)色的兩個(gè)曲軸圓柱面，作為運(yùn)動(dòng)副的作用對象。在第4步，對于運(yùn)動(dòng)副的參考坐標(biāo)系，選中曲軸的端面作為參考，并點(diǎn)擊Apply確認(rèn)，系統(tǒng)將使用該端面的軸線作為運(yùn)動(dòng)副的參考轉(zhuǎn)動(dòng)軸，完成所有4步設(shè)置后的運(yùn)動(dòng)副示意圖，如上圖。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（4） 詳細(xì)設(shè)3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（5） 添加曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的載荷：在左側(cè)目錄樹中的【Transient】欄上點(diǎn)右鍵，可在彈出菜單中選擇添加各類載荷和邊界條件，本例題應(yīng)選擇【JointLoad】。并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【Scope】-【Joint】為剛才創(chuàng)建的RevoluteGroundtocrankshaft01。然后設(shè)置運(yùn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)條件為轉(zhuǎn)速為11r/s，即【Definition】-【Type】=RotationalVelocity=11rad/s。圖形區(qū)顯示轉(zhuǎn)速及方向。3.3.創(chuàng)建零件的運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副載荷（續(xù)）（5） 添加曲3.4.求解設(shè)置及求解過程本例題為曲軸運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模擬，因此，與靜力學(xué)不同的是，這里需要做瞬態(tài)分析相關(guān)的求解步長、收斂參數(shù)等設(shè)置。（1） 設(shè)置瞬態(tài)求解步長：點(diǎn)擊目錄樹中的【Transient】欄目下的【AnalysisSettings】，【AnalysisSettings】相對應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板，將控制該瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的分析工況所有求解參數(shù)。在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，做出如下設(shè)置：【StepControls】-【StepEndTime】=1s，【DefineBy】=Substeps，InitialSubsteps=100，MinimumSubsteps=100，MaximumSubsteps=1000。以上的設(shè)置，含義是：曲軸瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)的時(shí)長為1秒。求解這一秒的運(yùn)動(dòng)過程，初步讓系統(tǒng)使用100個(gè)子步完成。但系統(tǒng)可以根據(jù)收斂情況進(jìn)行步長加大和縮小，最少需要求解100個(gè)子步以保證一定精度，但最大不超過1000個(gè)子步。3.4.求解設(shè)置及求解過程本例題為曲軸運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)模3.4.求解設(shè)置及求解過程（2） 進(jìn)行求解：在左邊目錄樹【Outlines】中找到需要求解的瞬態(tài)工況【Transient】，或在其下的【Solution】欄上，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選Solve，進(jìn)行求解。3.4.求解設(shè)置及求解過程（2） 進(jìn)行求解：在左邊目錄樹3.5.分析結(jié)果查看添加曲軸質(zhì)心的總位移結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【Deformation】-【Total】。然后再次鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇EvaluateAllResults，即可查看到計(jì)算結(jié)果的顯示。讀者自行點(diǎn)擊動(dòng)畫播放按鈕，并查看表格的輸出數(shù)值。3.5.分析結(jié)果查看添加曲軸質(zhì)心的總位移結(jié)果：在左側(cè)目錄3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（4） 添加曲軸質(zhì)心的加速度結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【Deformation】-【TotalAcceleration】。然后再次鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇EvaluateAllResults，即可查看到計(jì)算結(jié)果的顯示。讀者自行點(diǎn)擊動(dòng)畫播放按鈕，并查看表格的輸出數(shù)值。3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（4） 添加曲軸質(zhì)心的加速度結(jié)3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（5） 添加曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副的支反力結(jié)果：在左側(cè)目錄樹的【Solution】欄，鼠標(biāo)右鍵，彈出菜單選擇【Insert】-【probe】-【Joint】。并在相應(yīng)的細(xì)節(jié)設(shè)置面板中，設(shè)置【Definition】-【BoundaryCondition】為之前創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)副“Revolute…”。此時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)查看結(jié)果為該運(yùn)動(dòng)副約束的“TotalForce”，也可在細(xì)節(jié)設(shè)置面板中修改為其他結(jié)果。3.5.分析結(jié)果查看（續(xù)）（5） 添加曲軸-軸瓦運(yùn)動(dòng)副的3.6.改為柔性體瞬態(tài)分析將曲軸作為剛體的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，不考慮材料的形變和應(yīng)力，不需要有限元網(wǎng)格，因此計(jì)算速度快。但在一些工程問題中，由于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力較大，需要計(jì)算變形和應(yīng)力，也可能是由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，這就需要進(jìn)行“柔性